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글라스 에나멜의 유전특성 향상을 위한 강유전체 첨가

전문가 제언: ○ 유전방전(dielectric barrier discharge)에 의한 오존 발생기에 사용되는 유전체 재료로서 박막 글라스 에나멜은 여러 형태 제작이 가능하고 제조원가도 다른 재료에 비해 저가로서 경쟁력이 있다

○ 글라스 에나멜은 전극재료인 금속 기판과의 강한 결합이 이루어지기 위해서 기판의 열팽창계수보다 같거나 다소 작아야 한다. 따라서 고 열팽창계수의 글라스로 요구되는 유전율을 가지며 저유전손실의 글라스이어야 하나 이 물성을 만족하는 글라스의 조성 조정은 매우 어렵다.

○ 이 문제를 해결하기 위한 방법으로 저알칼리의 알칼리토류 붕규산 조성의 유리를 선정하여 용융특성 및 열팽창계수, 전기전도도 등을 가장 적당한 조성으로 조정한 글라스에 고유전율, 저유전손실의 강유전체를 첨가 혼합하여 요구되는 유전율을 향상시켰다.

○ 본 보고에서는 스트론튬 티타네이트(SrTiO3)를 10%, 25%첨가하여 유전율이 2-2.5 향상시키고 유전손실은 약간의 증가현상이 나타났다. 이는 유전율 250인 SrTiO3가 글라스 내에서는 비극성을 나타내나 전기장이 인가되면 분극화에 크게 기여하는데 기인된다. 또한 유전손실의 증가는 글라스 매트릭스와 강유전체의 열팽창 차이에 의한 균열 기공 등의 결함이 계면에 생성됨에 기인하는 것으로 추정하였다.

○ 향후 연구되어야 할 사항은 글라스 메트릭스와 강유전체의 입자 사이의 결함현상이다. 미세 구조분석을 통하여 유전율과 유전손실에 미치는 영향에 대하여 물리화학적 규명이 이루어져야 할 것이다. 첨가제의 양을 증가하여도 유전손실은 감소하고 강유전체를 소량 첨가해도 요구되는 유전율을 조정할 수 있는 연구가 이루어져야 할 것이다.

○ 전극에 유전체 에나멜 코팅기술은 유전 방전기뿐만 아니라 전기저장 장치 등의 여러 분야에서 향후 크게 신장될 것으로 예측되고 있어 실용화 연구에 관심을 가질만한 기술이라 하겠다.

저자: M. A. Semin
자료유형: 학술정보